JPH0455016A - 長尺材の幅方向圧延用素材の製造方法及びその製造方法に用いるレーザー切断装置 - Google Patents
長尺材の幅方向圧延用素材の製造方法及びその製造方法に用いるレーザー切断装置Info
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- JPH0455016A JPH0455016A JP2164279A JP16427990A JPH0455016A JP H0455016 A JPH0455016 A JP H0455016A JP 2164279 A JP2164279 A JP 2164279A JP 16427990 A JP16427990 A JP 16427990A JP H0455016 A JPH0455016 A JP H0455016A
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- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/14—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
- B23K26/1423—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor the flow carrying an electric current
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES, PROFILES OR LIKE SEMI-MANUFACTURED PRODUCTS OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
- B21C37/00—Manufacture of metal sheets, rods, wire, tubes, profiles or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
- B21C37/02—Manufacture of metal sheets, rods, wire, tubes, profiles or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of sheets
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES, PROFILES OR LIKE SEMI-MANUFACTURED PRODUCTS OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
- B21C37/00—Manufacture of metal sheets, rods, wire, tubes, profiles or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
- B21C37/06—Manufacture of metal sheets, rods, wire, tubes, profiles or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
- B21C37/12—Making tubes or metal hoses with helically arranged seams
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- Arc Welding In General (AREA)
- Winding, Rewinding, Material Storage Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、長尺材の幅方向圧延用素材の製造方法及び
装置に関するものである。
装置に関するものである。
従来の圧延加工は、特にコイル状に巻回された帯状の板
材の圧延加工に関しては、板材の長手方向に圧延する事
が一般的であり、この方法によって一般の圧延加工その
ものについては何ら問題は生じていなかった。しかし、
最近の様にいろいろな形状の部品をいわゆる圧延加工に
よって製造する事の要求が強くなると、一般に行われて
いた一対の作業ロール、または補強ロール群によって支
持された一対の作業ロールによる長手方向の圧延のみで
は足らず、様々な圧延方法が要求される様になってきた
。この様な特殊圧延の中で、ある特殊形状を得ようとす
る場合や、長手方向と幅方向の圧延加工を組合せる事に
より、特別な材料特性を得ようとする場合等は、通常の
長手方向圧延とは異なり、長手方向とほぼ直角方向に圧
延する必要性が生じてくる。
材の圧延加工に関しては、板材の長手方向に圧延する事
が一般的であり、この方法によって一般の圧延加工その
ものについては何ら問題は生じていなかった。しかし、
最近の様にいろいろな形状の部品をいわゆる圧延加工に
よって製造する事の要求が強くなると、一般に行われて
いた一対の作業ロール、または補強ロール群によって支
持された一対の作業ロールによる長手方向の圧延のみで
は足らず、様々な圧延方法が要求される様になってきた
。この様な特殊圧延の中で、ある特殊形状を得ようとす
る場合や、長手方向と幅方向の圧延加工を組合せる事に
より、特別な材料特性を得ようとする場合等は、通常の
長手方向圧延とは異なり、長手方向とほぼ直角方向に圧
延する必要性が生じてくる。
従来この様な幅方向圧延を行う場合には、その一つの方
法として、例えば第２図に示すように材料を長手方向に
イ、口、ハ、二、ホ・・・で示す位置で細かく分割しく
ａ：切断線）、この各板片をそれぞれｂで示すように９
０度回転し、長手方向に分割した吟の板片の側面Ｃ同士
を溶接して長い帯状コイルとなし、これを従来方法で圧
延し、最初の長手方向とほぼ直角方向に圧延する方法が
ある。
法として、例えば第２図に示すように材料を長手方向に
イ、口、ハ、二、ホ・・・で示す位置で細かく分割しく
ａ：切断線）、この各板片をそれぞれｂで示すように９
０度回転し、長手方向に分割した吟の板片の側面Ｃ同士
を溶接して長い帯状コイルとなし、これを従来方法で圧
延し、最初の長手方向とほぼ直角方向に圧延する方法が
ある。
この方法では、膨大な数の溶接をいち、いち行う事が必
要であり、次工程での圧延作業を行う場合に必要な圧延
方向の真直性を確保する事も困難であり、能率良く加工
する事が困難であった。又第３図には、材料１を定盤１
１などの上に乗せ、圧延ロール１０を長手方向１２とほ
ぼ直角方向１３に転がし作用させ、材料ｌを長手方向１
２に走行させて幅方向圧延を達成しようとする方法（例
えば特公昭６２−４５００７号公報）を示している。
要であり、次工程での圧延作業を行う場合に必要な圧延
方向の真直性を確保する事も困難であり、能率良く加工
する事が困難であった。又第３図には、材料１を定盤１
１などの上に乗せ、圧延ロール１０を長手方向１２とほ
ぼ直角方向１３に転がし作用させ、材料ｌを長手方向１
２に走行させて幅方向圧延を達成しようとする方法（例
えば特公昭６２−４５００７号公報）を示している。
しかしこの方法も、加工が間歇的となり、その為に長手
方向の厚み均一性や、前者と同様能率的な加工には適さ
ない問題があった。この様に、従来の幅方向圧延技術に
関しては、非能率的であるのみならず、製品の寸法精度
及び形状の確保、歩留りなどの面で合理的な加工方法と
は言えないものであった。このため、量産が不可能であ
る事等により、この様な加工を経た製品のコストも非常
に高いものとなっていた。
方向の厚み均一性や、前者と同様能率的な加工には適さ
ない問題があった。この様に、従来の幅方向圧延技術に
関しては、非能率的であるのみならず、製品の寸法精度
及び形状の確保、歩留りなどの面で合理的な加工方法と
は言えないものであった。このため、量産が不可能であ
る事等により、この様な加工を経た製品のコストも非常
に高いものとなっていた。
一方、同様な幅方向圧延の目的の為に、長尺材を溶接等
の方法により先ずスパイラル管を製造し、鉄管を接合部
に直角に切断して、内側から巻き取る方法（特公昭４Ｏ
−２２１６９）があるが、この方法も、内側から巻き取
る事が極めて困難であり、一般的ではなかった。
の方法により先ずスパイラル管を製造し、鉄管を接合部
に直角に切断して、内側から巻き取る方法（特公昭４Ｏ
−２２１６９）があるが、この方法も、内側から巻き取
る事が極めて困難であり、一般的ではなかった。
して圧延する方法、更に内側巻取り方法の非能率性を著
しく改善した幅方向圧延用素材の製造方法及びその装置
を提供する事にある。
しく改善した幅方向圧延用素材の製造方法及びその装置
を提供する事にある。
上記した様に、従来の幅方向圧延技術では加工そのもの
は可能であるが、これを高能率で且つ品質の優れた製品
を量産する為には、必ずしも適した方法とは言えなかっ
た。
は可能であるが、これを高能率で且つ品質の優れた製品
を量産する為には、必ずしも適した方法とは言えなかっ
た。
本発明の目的は、長尺材の幅方向圧延を行うに際して、
先ず長尺材を溶接等の方法により接合してスパイラル管
を製造し、これを接合方向とほぼ直角方向に切断切開し
、溶接部を含む帯状板材を作り、この帯状板材を従来の
圧延方法により連続圧延する事によって、幅方向圧延を
容易に行う方法であり、特にスパイラル管を切断切開す
る際に、この切断方法及び切断された帯状板材の巻取り
方法を一層効率的にする事により、従来の欠点であった
、例えば数多い溶接によりいちいち繋ぎ合わせた材料を
圧延する方法や、材料を間歇的に送給〔課題を解決する
ための手段〕 本発明に係わる幅方向圧延用素材の製造方法は、第１図
にその概要を示す様に、先ず巻回された長尺材１を、巻
き戻しリール４から管軸に対して捩じれ角θの角度でス
パイラル管製造製蓋に連続的に供給し、固定点６の部分
で溶接等の方法によりスパイラル管をＡの方向に回転数
Ｎで回転させなから長尺材の端部を接合する事によって
スパイラル管２を製造する。同時に点８の部分で該スパ
イラル管軸回りに回転可能なレーザー等の方法による切
断具により、回転数ｎでスパイラル管の回転方向と同一
方向に回転させなからＤの方向に進行してくる該スパイ
ラル管を連続的に切断し、得られた帯状板材３を、該管
軸から切断角に対応した角度η（π−切断角α）だけ傾
けたリールで巻取る様に回転させ、且つ切断具の回転数
ｎに同期して該管軸回りに回転可能に設置された巻取り
り−ル５によって、円錐角ηの円錐表面にそってみそす
り回転させながら連続的に巻取り、元の長尺材の幅方向
にほぼ直角方向に連続的に接続された幅方向圧延用素材
を製造するものである。
先ず長尺材を溶接等の方法により接合してスパイラル管
を製造し、これを接合方向とほぼ直角方向に切断切開し
、溶接部を含む帯状板材を作り、この帯状板材を従来の
圧延方法により連続圧延する事によって、幅方向圧延を
容易に行う方法であり、特にスパイラル管を切断切開す
る際に、この切断方法及び切断された帯状板材の巻取り
方法を一層効率的にする事により、従来の欠点であった
、例えば数多い溶接によりいちいち繋ぎ合わせた材料を
圧延する方法や、材料を間歇的に送給〔課題を解決する
ための手段〕 本発明に係わる幅方向圧延用素材の製造方法は、第１図
にその概要を示す様に、先ず巻回された長尺材１を、巻
き戻しリール４から管軸に対して捩じれ角θの角度でス
パイラル管製造製蓋に連続的に供給し、固定点６の部分
で溶接等の方法によりスパイラル管をＡの方向に回転数
Ｎで回転させなから長尺材の端部を接合する事によって
スパイラル管２を製造する。同時に点８の部分で該スパ
イラル管軸回りに回転可能なレーザー等の方法による切
断具により、回転数ｎでスパイラル管の回転方向と同一
方向に回転させなからＤの方向に進行してくる該スパイ
ラル管を連続的に切断し、得られた帯状板材３を、該管
軸から切断角に対応した角度η（π−切断角α）だけ傾
けたリールで巻取る様に回転させ、且つ切断具の回転数
ｎに同期して該管軸回りに回転可能に設置された巻取り
り−ル５によって、円錐角ηの円錐表面にそってみそす
り回転させながら連続的に巻取り、元の長尺材の幅方向
にほぼ直角方向に連続的に接続された幅方向圧延用素材
を製造するものである。
本発明は、一般に非能率的とされる長尺材の幅方向圧延
を、従来公知の圧延方法により、能率的に行おうとする
ものである。即ち、前記した様に圧延その他の方法によ
り製造された長尺材を、従来の様に切り板の状態にして
いちいち溶接等の方法により接合して幅方向圧延の為の
素材を得るのではなく、第４図にその方法の概要を示す
様に、先ず輻Ｗの長尺材１から従来の方法により捩じれ
角θをもって直径りのスパイラル管２を製造し、鉄管を
レーザー等の方法により該スパイラル管の軸方向とある
角度をもって切断し、溶接等の方法による接合線７を含
んだ幅Ｗの帯状板材３を幅方向圧延用素材として得るも
のである。この様にして得られた該帯状板材３を、従来
の方法により長手方向に沿って圧延する事により、元の
長尺材１の幅方向圧延を効率良く行うものである。
を、従来公知の圧延方法により、能率的に行おうとする
ものである。即ち、前記した様に圧延その他の方法によ
り製造された長尺材を、従来の様に切り板の状態にして
いちいち溶接等の方法により接合して幅方向圧延の為の
素材を得るのではなく、第４図にその方法の概要を示す
様に、先ず輻Ｗの長尺材１から従来の方法により捩じれ
角θをもって直径りのスパイラル管２を製造し、鉄管を
レーザー等の方法により該スパイラル管の軸方向とある
角度をもって切断し、溶接等の方法による接合線７を含
んだ幅Ｗの帯状板材３を幅方向圧延用素材として得るも
のである。この様にして得られた該帯状板材３を、従来
の方法により長手方向に沿って圧延する事により、元の
長尺材１の幅方向圧延を効率良く行うものである。
前記帯状板材３の圧延を支障なく行うために、前記長尺
材１からスパイラル管２を製造するに当たっては、元の
長尺材１の断面形状（即ち板のクラウン）を極力小さく
しておく必要があり、特に圧延等によって製造した長尺
材では、板端部のエツジドロップが存在する為、圧延の
ままでは困難であり、少なくとも板の断面の厚み偏差を
５％以下にしておく事が必要である。そのためには、通
常のエツジトリミングをスパイラル管製造の前段階で実
施し、５％以下の板厚偏差に納めてスパイラル管を製造
すれば問題の無いことが分かった。
材１からスパイラル管２を製造するに当たっては、元の
長尺材１の断面形状（即ち板のクラウン）を極力小さく
しておく必要があり、特に圧延等によって製造した長尺
材では、板端部のエツジドロップが存在する為、圧延の
ままでは困難であり、少なくとも板の断面の厚み偏差を
５％以下にしておく事が必要である。そのためには、通
常のエツジトリミングをスパイラル管製造の前段階で実
施し、５％以下の板厚偏差に納めてスパイラル管を製造
すれば問題の無いことが分かった。
尚、該スパイラル管を長尺材から接合して製造する場合
には、後続工程の圧延を考慮して厚み差の少ない接合方
法を採用するのが望ましい。即ち、レーザー溶接、ＴＩ
Ｇ−ＭＩＧ ・プラズマ等のアーク溶接、電子ビーム
溶接等を採用する事が出来る。
には、後続工程の圧延を考慮して厚み差の少ない接合方
法を採用するのが望ましい。即ち、レーザー溶接、ＴＩ
Ｇ−ＭＩＧ ・プラズマ等のアーク溶接、電子ビーム
溶接等を採用する事が出来る。
本発明の特徴の一つは、長尺材をスパイラル管に接合成
形し、その後のスパイラル管軸方向にある角度を以て能
率よく切断するところにある。即ち、第５図（ａ）には
前記した方法により、幅Ｗの長尺材から製造したスパイ
ラル管２と、第５図（ｂ）には該スパイラル管を第５固
層面で鉄管の軸方向に切断し展開した図を示している。
形し、その後のスパイラル管軸方向にある角度を以て能
率よく切断するところにある。即ち、第５図（ａ）には
前記した方法により、幅Ｗの長尺材から製造したスパイ
ラル管２と、第５図（ｂ）には該スパイラル管を第５固
層面で鉄管の軸方向に切断し展開した図を示している。
イ及び口はそれぞれ対応した位置であり、７はスパイラ
ル管を製造した際の接合線を示している。ここにθはス
パイラル管を製造する際の捩じれ角である。
ル管を製造した際の接合線を示している。ここにθはス
パイラル管を製造する際の捩じれ角である。
いま、長尺材の板幅をＷとし、スパイラル管を製造する
際の捩じれ角をθとすると、製造されたスパイラル管の
直径り及び管軸方向の接合ピッチＷは、 となる。
際の捩じれ角をθとすると、製造されたスパイラル管の
直径り及び管軸方向の接合ピッチＷは、 となる。
一方、第１図に示す造管されたスパイラル管２を、点８
に於いて鉄管の回りに回転可能なレーザー等の切断具に
より、連続的に切断して帯状板材３を得る際の管の切断
箇所を展開した部分図を第６図に示す。いまスパイラル
管の進行速度をＳ（Ｘ軸方向）とし、鉄管の表面回転速
度を周方向（Ｙ軸方向）にＴ１鉄管と同方向に回転する
切断具の表面回転速度を周方向（Ｙ軸方向）にＴ′、造
管捩じれ角をθ（Ｚ方向）、鉄管の切断方向と管軸に垂
直な方向とのなす切断角度をα（Ｚ’方向）、且つ造管
回転速度をＮ１切断具の回転速度をｎとすれば、 となる。
に於いて鉄管の回りに回転可能なレーザー等の切断具に
より、連続的に切断して帯状板材３を得る際の管の切断
箇所を展開した部分図を第６図に示す。いまスパイラル
管の進行速度をＳ（Ｘ軸方向）とし、鉄管の表面回転速
度を周方向（Ｙ軸方向）にＴ１鉄管と同方向に回転する
切断具の表面回転速度を周方向（Ｙ軸方向）にＴ′、造
管捩じれ角をθ（Ｚ方向）、鉄管の切断方向と管軸に垂
直な方向とのなす切断角度をα（Ｚ’方向）、且つ造管
回転速度をＮ１切断具の回転速度をｎとすれば、 となる。
一方、切断角はαであるから、
ここで β＝α−θ
とおけば、
は、長尺材の溶接部を帯状板材の長手方向に対して直角
に含み、（１１）で示す輻 更に角度βは、 となる。
に含み、（１１）で示す輻 更に角度βは、 となる。
一方、切断して得られる帯状板材の幅Ｂは、Ｂ＝π・Ｄ
・ｓｉｎ ａ＝ｒｒ ・Ｄ ・５ｉｎ（θ＋β）とし
て得られる。
・ｓｉｎ ａ＝ｒｒ ・Ｄ ・５ｉｎ（θ＋β）とし
て得られる。
ここで特別な例としてβ＝π／２とすれば、切断線が造
管時の接合線に対して、直角となり、完全な幅方向圧延
用素材の条件となるので、この場合には、 ｙ１＝Ｎ（１＋ｔａｎ”θ） （１０）を満足
する条件で、切断具を造管回転方向に回転させながら切
断すれば、切断後得られる帯状板材Ｂを持つ板材を得る
事が出来、この帯状板材を通常の圧延方法により圧延す
れば、元の長尺材を幅方向に圧延する事が出来るもので
ある。
管時の接合線に対して、直角となり、完全な幅方向圧延
用素材の条件となるので、この場合には、 ｙ１＝Ｎ（１＋ｔａｎ”θ） （１０）を満足
する条件で、切断具を造管回転方向に回転させながら切
断すれば、切断後得られる帯状板材Ｂを持つ板材を得る
事が出来、この帯状板材を通常の圧延方法により圧延す
れば、元の長尺材を幅方向に圧延する事が出来るもので
ある。
第７図には、前記した様にして長尺材からスパイラル管
を製造し、鉄管を管軸回りに回転可能な切断具で長尺材
の接合部を帯状板材の長手方向に対して直角に含み、前
記式（１０）を満足する方法で切断し、帯状板材を得た
場合の、造管回転数Ｎと切断具の回転数ｎの比率、及び
元の長尺材の輻Ｗと切断して得られた帯状板材の輻Ｂと
の比率を、造管時の捩じれ角度θとの関係で図示したも
のである。例えば、造管時の捩じれ角度θをπ／４とし
た場合には、ｎ／Ｎ＝２．８／Ｖ／＝１となり、切断具
の回転数を造管回転数の２倍として切断すれば、幅が元
の長尺材と同一で、接合部を直角に含む板材を得る事が
出来ることを示している。
を製造し、鉄管を管軸回りに回転可能な切断具で長尺材
の接合部を帯状板材の長手方向に対して直角に含み、前
記式（１０）を満足する方法で切断し、帯状板材を得た
場合の、造管回転数Ｎと切断具の回転数ｎの比率、及び
元の長尺材の輻Ｗと切断して得られた帯状板材の輻Ｂと
の比率を、造管時の捩じれ角度θとの関係で図示したも
のである。例えば、造管時の捩じれ角度θをπ／４とし
た場合には、ｎ／Ｎ＝２．８／Ｖ／＝１となり、切断具
の回転数を造管回転数の２倍として切断すれば、幅が元
の長尺材と同一で、接合部を直角に含む板材を得る事が
出来ることを示している。
この様にして、長尺材の幅方向圧延を行うに際して、切
断後得られた帯状板材に含む接合線の角度は、完全直角
の場合には圧延破断等が発生する危険があり、又同時に
接合線の角度を幅方向に対して４５度以内にすれば、は
ぼ幅方向の圧延の意味を達成出来る事になるので、角度
βを π／４≦β≦３π／４ とすれば良く、式（７）より切断具の回転数ｎを、造管
回転数Ｎに対して、捩じれ角θが４５度迄の範囲では、 また、４５度以上の場合には、 とすればよい。
断後得られた帯状板材に含む接合線の角度は、完全直角
の場合には圧延破断等が発生する危険があり、又同時に
接合線の角度を幅方向に対して４５度以内にすれば、は
ぼ幅方向の圧延の意味を達成出来る事になるので、角度
βを π／４≦β≦３π／４ とすれば良く、式（７）より切断具の回転数ｎを、造管
回転数Ｎに対して、捩じれ角θが４５度迄の範囲では、 また、４５度以上の場合には、 とすればよい。
造管されたスパイラル管を前記した様に切断する方法に
関しては、第１図、及び第８図の点８に示す様に、切断
具を造管方向と同一の方向に回転させながら切断する必
要があるが、該造管・切断・巻取りの各装置の全体構成
から見て、従来からの方法（例えば特公昭４０−２２１
６９号公報）の様にスパイラル管の切断を管外面から精
度良く行う事は非常に困難である。即ち、第８図で、管
外から切断する場合には、切断具１４を矢印の様に管の
外周にそって回転させる必要があるが、図示しない巻き
戻しリール及び該リールから巻き戻される長尺材１、更
に巻取りリール及び該リールに巻き取られる帯状板材３
等の構造物及び板材との干渉が発生するからである。従
って本発明では、この切断を容易に行う為に、例えば第
８図にその一例を示すように管の内面に向けて切断具１
５を挿入し、切断具の先端を管内周に向け、且つ該管切
断具を矢印の様に回転数ｎで回転させる事によって支障
なく、鉄管の切断の目的を達成する方法を見出した。
関しては、第１図、及び第８図の点８に示す様に、切断
具を造管方向と同一の方向に回転させながら切断する必
要があるが、該造管・切断・巻取りの各装置の全体構成
から見て、従来からの方法（例えば特公昭４０−２２１
６９号公報）の様にスパイラル管の切断を管外面から精
度良く行う事は非常に困難である。即ち、第８図で、管
外から切断する場合には、切断具１４を矢印の様に管の
外周にそって回転させる必要があるが、図示しない巻き
戻しリール及び該リールから巻き戻される長尺材１、更
に巻取りリール及び該リールに巻き取られる帯状板材３
等の構造物及び板材との干渉が発生するからである。従
って本発明では、この切断を容易に行う為に、例えば第
８図にその一例を示すように管の内面に向けて切断具１
５を挿入し、切断具の先端を管内周に向け、且つ該管切
断具を矢印の様に回転数ｎで回転させる事によって支障
なく、鉄管の切断の目的を達成する方法を見出した。
第９図は、鉄管の内面から鉄管を切断する方法の一つと
して、本発明になるレーザー切断法を示している。即ち
第９図に於いて、図示しないレーザー発信器から発信さ
れたレーザー光を、各種光学系を通して接合部７を有す
るスパイラル管２の内面に収束照射し、且つ切断点８を
、光学系を制御する事によって回転数ｎに同期して該管
内面上を回転させ、鉄管の連続切断を行うものである。
して、本発明になるレーザー切断法を示している。即ち
第９図に於いて、図示しないレーザー発信器から発信さ
れたレーザー光を、各種光学系を通して接合部７を有す
るスパイラル管２の内面に収束照射し、且つ切断点８を
、光学系を制御する事によって回転数ｎに同期して該管
内面上を回転させ、鉄管の連続切断を行うものである。
図示しないコリメーターによりコリメートされた後焦点
調整用レンズ系１８を経て進行してきたレーザー光束１
６は、反射鏡１９及び２０によりスパイラル管内面の点
８に収束照射される。反射鏡１９及び２０は図示しない
支持具で一体に支持され、特に反射鏡２０は焦点調整用
レンズ系１８と共にレーザー光を効率良く該管内周面に
収束する様に調整されている。
調整用レンズ系１８を経て進行してきたレーザー光束１
６は、反射鏡１９及び２０によりスパイラル管内面の点
８に収束照射される。反射鏡１９及び２０は図示しない
支持具で一体に支持され、特に反射鏡２０は焦点調整用
レンズ系１８と共にレーザー光を効率良く該管内周面に
収束する様に調整されている。
この切断方法の特徴とするところは、切断部分８を前記
回転数ｎで回転させる事にある。この為に、反射鏡１９
によって方向を変えられたレーザー光が、反射鏡２０の
表面上で管軸中心に対して同心円を描く様に、反射鏡１
９の向きを、（イ）（ロ）で示す様に管軸に対して前後
左右に回転数ｎに対応して角度制御し、反射鏡２０で反
射収束されたレーザー光１７を管内表面上で回転数ｎで
回転する切断点８に照射し、前記切断の目的を達成する
ものである。この時、反射鏡１９をハーフミラ−とし、
透過してきた一部のレーザー光のエネルギーを測定する
事により、レーザー光のパワー制御を行う事も出来る。
回転数ｎで回転させる事にある。この為に、反射鏡１９
によって方向を変えられたレーザー光が、反射鏡２０の
表面上で管軸中心に対して同心円を描く様に、反射鏡１
９の向きを、（イ）（ロ）で示す様に管軸に対して前後
左右に回転数ｎに対応して角度制御し、反射鏡２０で反
射収束されたレーザー光１７を管内表面上で回転数ｎで
回転する切断点８に照射し、前記切断の目的を達成する
ものである。この時、反射鏡１９をハーフミラ−とし、
透過してきた一部のレーザー光のエネルギーを測定する
事により、レーザー光のパワー制御を行う事も出来る。
高エネルギーのレーザー光を制御する光学系は、一般に
僅かな塵埃によってもエネルギー効率を減じたり、これ
によって機器の破損を来したりするため、機器の防塵を
確実にする必要がある。本発明では、この防塵対策の為
に第１０図に示す防塵方法を開発した。第１０図では、
レーザー光１６は反射鏡１９ 、２０を経て管内周面上
の点８に収束する。レーザー光及び光学機器は堅牢な筐
体２８で保護され、且つ該筐体には清浄空気又は清浄窒
素を導入管２９より送給し、若干の内圧を保持しながら
排出口３２より排出するようになっている。該筐体の光
軸通過経路には特殊ガラス２６．２７を設置しレーザー
光の効率を低減させない方法を採用した。更に前記特殊
ガラス２７は、切断点８と近い為、直接切断による塵埃
との接触を避けるため、その表面には高圧清浄空気を導
入管３０より加圧導入し、管内周に沿って高圧清浄空気
を流し、筐体２８と清浄空気噴出ノズル３１により、切
断点８の部分で絞られ、高速ジェット化された空気によ
り塵埃の付着を防止する様構成されている。−ガク断部
については管外周部に吸引ノズル３４を設は外周部から
発生した塵埃を吸引除去するように構成した。これらの
防塵方法により機器の塵埃からの保護を確実なものとし
た。
僅かな塵埃によってもエネルギー効率を減じたり、これ
によって機器の破損を来したりするため、機器の防塵を
確実にする必要がある。本発明では、この防塵対策の為
に第１０図に示す防塵方法を開発した。第１０図では、
レーザー光１６は反射鏡１９ 、２０を経て管内周面上
の点８に収束する。レーザー光及び光学機器は堅牢な筐
体２８で保護され、且つ該筐体には清浄空気又は清浄窒
素を導入管２９より送給し、若干の内圧を保持しながら
排出口３２より排出するようになっている。該筐体の光
軸通過経路には特殊ガラス２６．２７を設置しレーザー
光の効率を低減させない方法を採用した。更に前記特殊
ガラス２７は、切断点８と近い為、直接切断による塵埃
との接触を避けるため、その表面には高圧清浄空気を導
入管３０より加圧導入し、管内周に沿って高圧清浄空気
を流し、筐体２８と清浄空気噴出ノズル３１により、切
断点８の部分で絞られ、高速ジェット化された空気によ
り塵埃の付着を防止する様構成されている。−ガク断部
については管外周部に吸引ノズル３４を設は外周部から
発生した塵埃を吸引除去するように構成した。これらの
防塵方法により機器の塵埃からの保護を確実なものとし
た。
また第１１図には、２種類のガスを使用した切断の方法
を示している。即ち、第８図の管内面から切断する方法
に基づいて、切断具１５を管内面に挿入し、その先端切
断部を管内周面に対向する様設置し、切断用ガスをガス
導入管２１より導き、更に回転継手２２を介して回転可
能な切断具１５に導入するものである。切断具１５は、
円滑な回転を保証する軸受２３で支えられ、且つ駆動系
２４及び２５により、回転数ｎで回転される様図示しな
い駆動製蓋により制御され、前記切断の目的を達成する
ものである。
を示している。即ち、第８図の管内面から切断する方法
に基づいて、切断具１５を管内面に挿入し、その先端切
断部を管内周面に対向する様設置し、切断用ガスをガス
導入管２１より導き、更に回転継手２２を介して回転可
能な切断具１５に導入するものである。切断具１５は、
円滑な回転を保証する軸受２３で支えられ、且つ駆動系
２４及び２５により、回転数ｎで回転される様図示しな
い駆動製蓋により制御され、前記切断の目的を達成する
ものである。
更に本発明のもう一つの特徴とするところは、前記した
方法によりスパイラル管から帯状板材を得たのち、引き
続いて該板材を巻き取るに際し、第１図に示すように巻
取りリール５を切断角αに対応した角度η（π−切断角
α）だけ管軸から傾けて巻き取り、同時に巻取りリール
本体を切断回転数ｎと同期して、管軸を中心として切断
具の回転方向にそって円錐角ηの円錐面上をみそすり回
転させながら巻取りを行うところにある。この様な巻取
り方法を採用する事によって、回転切断を行う場合の帯
状板材の巻取りを可能とするものである。
方法によりスパイラル管から帯状板材を得たのち、引き
続いて該板材を巻き取るに際し、第１図に示すように巻
取りリール５を切断角αに対応した角度η（π−切断角
α）だけ管軸から傾けて巻き取り、同時に巻取りリール
本体を切断回転数ｎと同期して、管軸を中心として切断
具の回転方向にそって円錐角ηの円錐面上をみそすり回
転させながら巻取りを行うところにある。この様な巻取
り方法を採用する事によって、回転切断を行う場合の帯
状板材の巻取りを可能とするものである。
本発明を要約すれば、上記した方法により前記長尺材を
接合してスパイラル管となし、鉄管を内面から回転可能
な切断具により切断する事によって接合部を含む帯状板
材を得、これを前記した自転と共にみそすり回転するリ
ールで巻取る事により、幅方向圧延用素材を能率的に得
るものである。
接合してスパイラル管となし、鉄管を内面から回転可能
な切断具により切断する事によって接合部を含む帯状板
材を得、これを前記した自転と共にみそすり回転するリ
ールで巻取る事により、幅方向圧延用素材を能率的に得
るものである。
この巻き取られた帯状板材を従来の方法で圧延を施す事
により、元の長尺材の幅方向圧延を容易に達成する事が
出来る。
により、元の長尺材の幅方向圧延を容易に達成する事が
出来る。
本発明は、以上説明した様に従来の方法によるスパイラ
ル管の製造方法に加えて、新しい管切断方法と巻取り方
法を採用する事により、長尺材の幅方向圧延を行う場合
に極めて能率的に圧延加工を行う事が可能となる幅方向
圧延素材の製造方法及び装置であり、特に一方向圧延で
は達成出来ない難圧延材の圧延加工や、長手方向圧延と
本発明になる幅方向圧延を組合せる事により、圧延組織
の制御をより効率良〈実施する事が可能となる等の効果
がある。しかも連続的に造管・管切断・巻取り、更には
圧延加工が行われる為に、極めて容易に加工系の自動化
やシステム化が可能となり、この種の加工を必要とする
材料のコストを引き下げる事が出来る。
ル管の製造方法に加えて、新しい管切断方法と巻取り方
法を採用する事により、長尺材の幅方向圧延を行う場合
に極めて能率的に圧延加工を行う事が可能となる幅方向
圧延素材の製造方法及び装置であり、特に一方向圧延で
は達成出来ない難圧延材の圧延加工や、長手方向圧延と
本発明になる幅方向圧延を組合せる事により、圧延組織
の制御をより効率良〈実施する事が可能となる等の効果
がある。しかも連続的に造管・管切断・巻取り、更には
圧延加工が行われる為に、極めて容易に加工系の自動化
やシステム化が可能となり、この種の加工を必要とする
材料のコストを引き下げる事が出来る。
第１図は本発明の圧延に供する帯状板材を製造する加工
方法を示す説明図、第２図及び第３図は従来の幅方向圧
延方法の例を示す説明図、第４図は帯状板材を製造する
工程図、第５図Ｊｔ（ａ）（ｂ）はスパイラル管とその
展開図、第６図はスパイラル管の切断方法を示す説明図
、第７図は前記接合線を帯状板材の長手方向に直角方向
に有する場合の造管回転数と切断具の回転数比及び長尺
材と帯状板材の幅比を示す説明図、第８図は管の切断方
法を示す説明図、第９図はレーザー光を用いた場合の切
断方法を示す説明図、第１０図は防塵手段を有する本発
明の装置の一部断面正面図、第１１図はガス切断による
切断装置を示す概略一部断面正面図である。 １・・・長尺材、 ２・・・スパイラル管、
３・・・帯状板材、 ４・・・巻き戻しリール、
５・・・巻取りリール、 ６・・・接合点、７・・
・接合線、 ８・・・切断点、９・・・切断仮
想線、 １０・・・圧延ローノへ１１・・・定盤、
１４・・・外周切断具、１５・・・内周切
断具、 １６・・・レーザー光束、１７・・・収束
したレーザー光、 １８・・・焦点調整レンズ、 １９・・・反射鏡、２０
・・・凹面反射鏡、 ２１・・・ガス導入管、２２
・・・回転継手、 ２４・・・駆動装置、 ２６・・・特殊ガラス、 ２８・・・筐体、 ３０・・・高圧空気導入管、 ３２・・・空気排出口、 ３４・・・排ガス吸引管。 ２３・・・軸受、 ２５・・・動力伝達装置、 ２７・・・特殊ガラス、 ２９・・・清浄空気導入管、 ３１・・・噴射ノズル、 ３３・・・反射鏡制御装置、
方法を示す説明図、第２図及び第３図は従来の幅方向圧
延方法の例を示す説明図、第４図は帯状板材を製造する
工程図、第５図Ｊｔ（ａ）（ｂ）はスパイラル管とその
展開図、第６図はスパイラル管の切断方法を示す説明図
、第７図は前記接合線を帯状板材の長手方向に直角方向
に有する場合の造管回転数と切断具の回転数比及び長尺
材と帯状板材の幅比を示す説明図、第８図は管の切断方
法を示す説明図、第９図はレーザー光を用いた場合の切
断方法を示す説明図、第１０図は防塵手段を有する本発
明の装置の一部断面正面図、第１１図はガス切断による
切断装置を示す概略一部断面正面図である。 １・・・長尺材、 ２・・・スパイラル管、
３・・・帯状板材、 ４・・・巻き戻しリール、
５・・・巻取りリール、 ６・・・接合点、７・・
・接合線、 ８・・・切断点、９・・・切断仮
想線、 １０・・・圧延ローノへ１１・・・定盤、
１４・・・外周切断具、１５・・・内周切
断具、 １６・・・レーザー光束、１７・・・収束
したレーザー光、 １８・・・焦点調整レンズ、 １９・・・反射鏡、２０
・・・凹面反射鏡、 ２１・・・ガス導入管、２２
・・・回転継手、 ２４・・・駆動装置、 ２６・・・特殊ガラス、 ２８・・・筐体、 ３０・・・高圧空気導入管、 ３２・・・空気排出口、 ３４・・・排ガス吸引管。 ２３・・・軸受、 ２５・・・動力伝達装置、 ２７・・・特殊ガラス、 ２９・・・清浄空気導入管、 ３１・・・噴射ノズル、 ３３・・・反射鏡制御装置、
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、長尺材を、その長手方向に沿って連続的に螺旋状に
巻回しながら捩じれ角θとして造管設備に供給し、レー
ザービーム溶接によりその縁端部を接合する造管工程と
、引き続いて該管を切断して接合部を含む帯状板材を得
るに際し、管内面方向からレーザービームを回転させな
がら切断を行い、この一連の加工条件を、スパイラル管
の造管回転速度Ｎと、管を切断する為のレーザー焦点の
回転速度ｎを、同方向で且つ θが４５度以下の場合には、 （１＋ｔａｎ＾２θ）／（１＋ｔａｎθ）≦〔ｎ／Ｎ〕
≦（１＋ｔａｎ＾２θ）／（１＋ｔａｎθ）４５度以上
の場合には、 （１＋ｔａｎ＾２θ）／（１＋ｔａｎθ）≦〔ｎ／Ｎ〕
となるようにし、この切断された帯状板材を、巻取機の
巻取り回転軸を管切断角に対応した角度だけ該管軸から
傾け、且つ巻取り回転軸そのものを該管軸を中心に前記
切断回転速度ｎに合わせてみそすり回転させながら巻き
取ることを特徴とした長尺材の幅方向圧延用素材の製造
方法。 ２、前記長尺材を、その長手方向に連続的にスパイラル
管製造設備に供給し、レーザー溶接法により、この長尺
材の縁端部相互を連続的に接合して、スパイラル管を製
造するに際し、通常の加工方法による長尺材製造段階で
生じた板厚偏差を取り除く為に、エッジトリミングを予
め施し、その幅方向の板厚偏差が５％以内となるように
処理した長尺材を素材として使用する請求項１記載の製
造方法。 ３、前記長尺材を、その長手方向に連続的にスパイラル
管製造設備に供給し、この長尺材の側端部相互を連続的
に接合して、スパイラル管を製造するに際し、その接合
方法としてＴＩＧ溶接、ＭＩＧ溶接、あるいはプラズマ
溶接等のアーク溶接法を用いる請求項１記載の製造方法
。 ４、前記長尺材を、その長手方向に連続的にスパイラル
管製造設備に供給し、溶接等の方法により、この長尺材
の側端部相互を連続的に接合して、スパイラル管を製造
するに際し、その接合方法として電子ビーム溶接を用い
る請求項１記載の製造方法。 ５、前記レーザー光を用いた切断具でレーザービームを
発生するレーザー装置と、前記レーザービームの幅広が
り角を減少させ、幅の広いコリメートされたレーザービ
ームに変えるコリメーターと、焦点調整用レンズ系と、
スパイラル管の内面で、管軸にほぼ平行にビーム軸を走
らせる為のミラーと、該管内にあって前記管軸に平行に
進行してきたビームを、管軸とほぼ直角方向に向きを変
え、焦点調整用レンズ系とともに管の内面円周上で焦点
を持つように加工された特殊ミラーとを備え、前記管軸
にほぼ平行にビームを走らせる為のミラーを、該レーザ
ービームが前記特殊ミラーの中心より該レーザービーム
の半径分以上ずれた同心円上を前記切断回転速度ｎに合
わせて回転出来る様に、前記管軸にほぼ平行にビームを
走らせる為のミラーを角度制御する制御装置を備えた事
を特徴とする長尺管の幅方向圧延用素材の製造装置。 ６、前記レーザー光の通過経路部分を特殊ガラスで構成
し、他の部分の系全体を一体で構成した筐体の外周に、
レーザー光によるスパイラル管切断部近傍に発生した塵
埃を除去する塵埃除去ノズルを配設した請求項５記載の
製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2164279A JPH0729140B2 (ja) | 1990-06-25 | 1990-06-25 | 長尺材の幅方向圧延用素材の製造方法及びその製造方法に用いるレーザー切断装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2164279A JPH0729140B2 (ja) | 1990-06-25 | 1990-06-25 | 長尺材の幅方向圧延用素材の製造方法及びその製造方法に用いるレーザー切断装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0455016A true JPH0455016A (ja) | 1992-02-21 |
| JPH0729140B2 JPH0729140B2 (ja) | 1995-04-05 |
Family
ID=15790075
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2164279A Expired - Lifetime JPH0729140B2 (ja) | 1990-06-25 | 1990-06-25 | 長尺材の幅方向圧延用素材の製造方法及びその製造方法に用いるレーザー切断装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0729140B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5448411A (en) * | 1992-07-06 | 1995-09-05 | Olympus Optical Co., Ltd. | Zoom type of finder optical arrangement |
| US5465178A (en) * | 1992-09-11 | 1995-11-07 | Olympus Optical Co., Ltd. | Focusing optical system for semiconductor lasers |
| JP2007007683A (ja) * | 2005-06-29 | 2007-01-18 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | ビーム重ね合わせ装置及びレーザ加工方法 |
| JP2007185687A (ja) * | 2006-01-13 | 2007-07-26 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | レーザー加工装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58186517A (ja) * | 1982-04-27 | 1983-10-31 | Nippon Steel Corp | スパイラル鋼管の走行切断装置における位置決め方法 |
-
1990
- 1990-06-25 JP JP2164279A patent/JPH0729140B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58186517A (ja) * | 1982-04-27 | 1983-10-31 | Nippon Steel Corp | スパイラル鋼管の走行切断装置における位置決め方法 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5448411A (en) * | 1992-07-06 | 1995-09-05 | Olympus Optical Co., Ltd. | Zoom type of finder optical arrangement |
| US5465178A (en) * | 1992-09-11 | 1995-11-07 | Olympus Optical Co., Ltd. | Focusing optical system for semiconductor lasers |
| JP2007007683A (ja) * | 2005-06-29 | 2007-01-18 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | ビーム重ね合わせ装置及びレーザ加工方法 |
| JP2007185687A (ja) * | 2006-01-13 | 2007-07-26 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | レーザー加工装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0729140B2 (ja) | 1995-04-05 |
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